JP4608944B2 - Film forming apparatus and film forming method - Google Patents

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Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関し、CVD法(化学的気相成長法:Chemical Vapor Deposition)による炭素保護膜の成膜に好適な成膜装置及び成膜方法に関するものである。   The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method, and more particularly to a film forming apparatus and a film forming method suitable for forming a carbon protective film by a CVD method (Chemical Vapor Deposition).

磁気テープ、磁気ディスク等の磁気記録媒体は、例えばオ−ディオ機器、ビデオ機器、コンピュ−タ等に用いられ、その需要は著しく伸びてきている。磁気記録媒体の一つである磁気テープについては、ロール・ツウ・ロールの製造方法(巻き出しロールと巻き取りロールとの間で非磁性支持体を走行させながら成膜処理を行う方法)による安価及び大量生産性に伴う低コスト、更には高記録容量、記録保持信頼性から、画像記録、データストリーマーとして広く用いられている。   Magnetic recording media such as magnetic tapes and magnetic disks are used in, for example, audio equipment, video equipment, computers, and the like, and the demand for such recording media has increased remarkably. For magnetic tape, which is one of the magnetic recording media, low cost by roll-to-roll manufacturing method (a method of forming a film while running a non-magnetic support between an unwinding roll and a winding roll) In addition, it is widely used as an image recording and data streamer because of low cost associated with mass productivity, high recording capacity, and recording retention reliability.

従来より、磁気記録媒体としては、非磁性支持体上に酸化物磁性粉末又は合金磁性粉末等の粉末磁性材料を、塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂等の有機バインダー中に分散せしめた磁性塗料を塗布、乾燥することにより作成された、いわゆる塗布型の磁気記録媒体が広く使用されている。   Conventionally, as a magnetic recording medium, a powder magnetic material such as an oxide magnetic powder or an alloy magnetic powder is used on a nonmagnetic support, such as a vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, a polyester resin, a urethane resin, and a polyurethane resin. A so-called coating-type magnetic recording medium prepared by applying and drying a magnetic paint dispersed in an organic binder is widely used.

これに対して、高密度磁気記録への要求の高まりと共に、Co−Ni合金、Co−Cr合金、Co−O等の金属磁性材料を、メッキや真空薄膜形成手段〔(真空蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法等のいわゆるPVD技術(物理的蒸着法:Physical Vapor Deposition )〕によってポリエステルフィルムやポリアミド、ポリイミドフィルム等の非磁性支持体上に被着した、いわゆる金属磁性薄膜型の磁気記録媒体が提案され、注目を集めている。   On the other hand, with increasing demand for high-density magnetic recording, metallic magnetic materials such as Co—Ni alloy, Co—Cr alloy, and Co—O are plated or vacuum thin film forming means [(vacuum evaporation method or sputtering method. , So-called metal magnetic thin film type magnetic recording medium deposited on a non-magnetic support such as polyester film, polyamide, polyimide film by so-called PVD technology (Physical Vapor Deposition) such as ion plating method] Has been proposed and attracted attention.

このように、磁気テープは主として、記録媒体となる磁性層を磁性塗料の塗布、乾燥によって形成する塗布型テープと、真空蒸着等により形成する例えば蒸着テープとに分けられる。   As described above, the magnetic tape is mainly classified into a coating type tape in which a magnetic layer serving as a recording medium is formed by applying and drying a magnetic paint, and for example, a vapor deposition tape formed by vacuum deposition or the like.

後者の蒸着テープにおいては、保磁力や角型比に優れ、磁性層の厚みを極めて薄くできるため、記録減磁や再生時の厚み損失が著しく小さく、また、短波長での電磁変換特性に優れるばかりでなく、金属磁性層中に非磁性材料であるバインダーを混入する必要がないために金属磁性材料の充填密度を高めることができるなど、数々の利点を有している。   The latter vapor-deposited tape has excellent coercive force and squareness ratio, and the thickness of the magnetic layer can be made extremely thin, so the thickness loss during recording demagnetization and reproduction is extremely small, and the electromagnetic conversion characteristics at short wavelengths are also excellent. In addition, since there is no need to mix a binder, which is a nonmagnetic material, in the metal magnetic layer, it has a number of advantages such as an increase in the packing density of the metal magnetic material.

この種の磁気記録媒体の電磁変換特性を向上させ、より大きな出力を得ることができるようにするために、磁気記録媒体の金属磁性層を形成するに際し、金属磁性層を斜めに蒸着する、いわゆる斜方蒸着が提案され、実用化されている。   In order to improve the electromagnetic conversion characteristics of this type of magnetic recording medium and obtain a larger output, when forming the metal magnetic layer of the magnetic recording medium, the metal magnetic layer is deposited obliquely, so-called Oblique vapor deposition has been proposed and put into practical use.

ところで、金属磁性薄膜型の磁気記録媒体では、一層の高密度記録化を目的として、スペーシング損失を少なくするために媒体が平滑化される傾向にある。しかし、磁性層表面が平滑であると、磁気ヘッドやガイドローラー等の摺動部材に対する実質的な接触面積が大きくなり、従って、例えば媒体と磁気ヘッドとの間の摩擦力が大きくなって、凝着現象(いわゆる張り付き)が起き易く、走行性や耐久性に欠けるなど、媒体に生ずる剪断応力は大きくなり、問題点が多い。   By the way, in the metal magnetic thin film type magnetic recording medium, the medium tends to be smoothed in order to reduce the spacing loss for the purpose of higher density recording. However, if the surface of the magnetic layer is smooth, the substantial contact area with respect to the sliding member such as the magnetic head and the guide roller becomes large. Therefore, for example, the frictional force between the medium and the magnetic head becomes large, and the agglomeration force increases. The shearing phenomenon (so-called sticking) easily occurs, and the shearing stress generated in the medium becomes large, such as lack of running performance and durability.

例えば、8ミリビデオデッキに挿入された8ミリテープは、10個以上のガイドピンを通って、ドラムに巻き付けられる。その際、ピンチローラーとキャプスタンによってテープテンションとテープ走行速度は一定に保たれていて、例えばテンションは約20g、走行速度は約0.5cm/sである。   For example, an 8 mm tape inserted in an 8 mm video deck is wound around a drum through 10 or more guide pins. At that time, the tape tension and the tape traveling speed are kept constant by the pinch roller and the capstan. For example, the tension is about 20 g and the traveling speed is about 0.5 cm / s.

この走行系において、テープの磁性層はステンレス製の固定されたガイドピンと接触する構造になっている。そのために、テープ表面の摩擦が大きくなると、テープがスティックスリップを起こして、いわゆるテープ鳴きという現象が起き、再生画面のひきつれを起こす。   In this running system, the magnetic layer of the tape is in contact with a fixed guide pin made of stainless steel. For this reason, when the friction on the tape surface increases, the tape causes stick-slip and a so-called tape squealing phenomenon occurs, which causes the playback screen to be dragged.

また、テープとヘッドとの相対速度は非常に大きく、特にポーズ状態では同じ場所での高速接触となるので、金属磁性層の摩耗の問題が生じ、再生出力の低下につながっている。特に、金属磁性層を蒸着で形成した蒸着テープの場合、この金属磁性層は非常に薄いので、この問題は更に助長される。   In addition, the relative speed between the tape and the head is very high, and particularly in the pause state, high-speed contact is made at the same location. This causes a problem of wear of the metal magnetic layer, leading to a decrease in reproduction output. In particular, in the case of a vapor deposition tape in which a metal magnetic layer is formed by vapor deposition, this problem is further promoted because the metal magnetic layer is very thin.

一方、ハードディスク装置では、CSS(コンタクト・スタート・ストップ)といって、回転前には磁気ヘッドは磁気ディスクに接触しており、ディスクが高速で回転を始めると、発生する空気流によって浮上するタイプの装置である。従って、起動停止又は起動時には媒体が擦って走行するので、そのときの摩擦の増加が大きな問題となっている。   On the other hand, in a hard disk drive, CSS (contact start / stop) is a type in which the magnetic head is in contact with the magnetic disk before rotation, and when the disk starts rotating at high speed, it floats by the generated air flow. It is a device. Therefore, since the medium rubs when starting or stopping or starting, an increase in friction at that time is a big problem.

商品レベルの信頼性を保つには、CSS操作を2万回行った後の摩擦係数が特に0.5以下であることが望まれる。また、高速で回転しているので、ヘッドと媒体によるヘッドクラッシュ等の発生も課題の一つである。   In order to maintain the reliability at the commodity level, it is desirable that the coefficient of friction after performing the CSS operation 20,000 times is particularly 0.5 or less. In addition, since it rotates at a high speed, the occurrence of a head crash or the like due to the head and the medium is another problem.

このように、摺動耐久性が厳しくなる状況の中で、特に、耐久性を向上させる目的で、金属磁性層の表面に保護膜を形成する技術の検討がなされてきた。   As described above, in a situation where sliding durability becomes severe, a technique for forming a protective film on the surface of a metal magnetic layer has been studied particularly for the purpose of improving durability.

このような保護膜としては、カーボン膜(炭素膜:以下、同様)、石英(SiO)膜、ジルコニア(ZrO2)膜等がある。 Examples of such a protective film include a carbon film (carbon film: hereinafter the same), a quartz (SiO 2 ) film, a zirconia (ZrO 2 ) film, and the like.

特に、カーボン膜よりも硬度が大きいダイヤモンドライクカーボン(DLC:ダイヤモンド構造を主とするカーボン)膜は優れた保護膜であり、スパッタリング法、CVD法等で成膜される。   In particular, a diamond-like carbon (DLC: carbon mainly composed of diamond structure) film having a hardness higher than that of the carbon film is an excellent protective film, and is formed by a sputtering method, a CVD method, or the like.

スパッタリング法とは、電場や磁場を利用してアルゴンガス等の不活性ガスの電離(プラズマ化)を行い、更に、電離したイオンを加速することにより得られる運動エネルギーによって、ターゲットの原子を叩き出す。そして、その叩き出された原子が対向する基板上に堆積し、目的とする保護膜を形成する物理的プロセスである。   Sputtering is an ionization (plasmaization) of an inert gas such as argon gas using an electric field or a magnetic field, and the target atoms are knocked out by kinetic energy obtained by accelerating the ionized ions. . Then, the knocked-out atoms are deposited on the opposing substrate to form a target protective film.

一方、CVD法とは、気相での成長を利用した薄膜形成技術の一つであり、成膜物質を含有するガスの高温空間等における化学反応を利用して、原料ガスを分解させることにより成膜物質を生成させ、この成膜物質を基体上に堆積させる方法である。CVD法を用いた装置の代表的なものとして、プラズマCVD装置が挙げられる。   On the other hand, the CVD method is one of thin film formation techniques using growth in a gas phase, by decomposing a raw material gas using a chemical reaction in a high-temperature space of a gas containing a film forming substance. In this method, a film forming material is generated, and this film forming material is deposited on a substrate. A typical apparatus using the CVD method is a plasma CVD apparatus.

そして、蒸着テープは、例えば高分子フィルムからなる基材上に金属磁性層、保護膜及び潤滑層を順次形成する工程を経て作製されるものである。その内、金属磁性層は真空蒸着法にて、Co又はCo−Ni等を電子ビームにて溶解、蒸発させ、基材上に凝縮させて堆積し、更に、金属磁性層上にはヘッド等との摺動に対する耐久性向上のため保護膜を形成する必要があり、スパッタ法又はプラズマCVD法により、DLC(Diamond Like Carbon)保護膜を成膜している。   And a vapor deposition tape is produced through the process of forming a metal magnetic layer, a protective film, and a lubricating layer one by one on the base material which consists of a polymer film, for example. Among them, the metal magnetic layer is deposited by vacuum evaporation, Co or Co-Ni is dissolved and evaporated by an electron beam, condensed on the base material, and further on the metal magnetic layer with a head or the like. It is necessary to form a protective film for improving durability against sliding, and a DLC (Diamond Like Carbon) protective film is formed by sputtering or plasma CVD.

このDLC保護膜の成膜工程において、プラズマCVD法はスパッタ法に比べて膜質操作性が高くて必要な膜質を得易く、更に、成膜レートも高くて生産性に富むことから、蒸着テープを製造する際の保護膜の成膜プロセスに用いられている。   In this DLC protective film formation process, the plasma CVD method has higher film quality operability than the sputtering method, and it is easy to obtain the required film quality. Further, the film formation rate is high and the productivity is high. It is used in the process of forming a protective film during manufacture.

蒸着テープの製造工程に用いるプラズマCVD法においては、例えば、基材上に形成されたCo又はCo−Oからなる金属磁性層を陰極とし、対向位置に陽極を配し、これらの電極間に原料ガスとなる炭化水素ガス又は分解促進のためのアルゴンガスを添加したプロセスガスを満たす。この方法は、両電極間の電界で誘起されるプラズマによりプロセスガスを分解し、陰極上に、グラファイトに代表されるsp2構造とダイヤモンドに代表されるsp3構造とからなる炭素をマクロ的に非晶質に積層させる成膜方法である。   In the plasma CVD method used for the manufacturing process of the vapor deposition tape, for example, a metal magnetic layer made of Co or Co-O formed on a base material is used as a cathode, and an anode is arranged at an opposing position, and a raw material is provided between these electrodes. A process gas to which a hydrocarbon gas to be gas or an argon gas for promoting decomposition is added is satisfied. In this method, a process gas is decomposed by a plasma induced by an electric field between both electrodes, and carbon having a sp2 structure represented by graphite and a sp3 structure represented by diamond is macroscopically amorphous on the cathode. It is a film-forming method to laminate in quality.

こうした成膜方法において、生産性向上のための成膜レートの向上、又はヘッドとの相対速度の向上による耐久性アップのために膜質改善が必要とされている。   In such a film forming method, it is necessary to improve the film quality in order to improve the film forming rate for improving productivity or to improve the durability by increasing the relative speed with the head.

例えば、プラズマCVD法において、プラズマに磁場を作用させてプラズマ密度を上昇させることは、プロセスガスの分解、再結合を促進すると考えられ、成膜レートの向上及び膜質の改善に繋がるものと期待できる。   For example, in plasma CVD, increasing the plasma density by applying a magnetic field to plasma is considered to promote decomposition and recombination of process gases, and can be expected to lead to an increase in film formation rate and film quality. .

このようにプラズマに対して磁場を作用させる例は多種に亘り、例えば、電子をトラップして炭化水素ガスへの衝突頻度を増加させるためには、物理上、発生する電界方向に直交する方向に磁場ベクトル成分を有する磁力線を発生させることが必要であり、特に電圧降下の大きい(電界の強い)陰極、即ちフィルム基板の表面の金属磁性層の近傍が有効である。   There are many examples of applying a magnetic field to plasma in this way. For example, in order to trap electrons and increase the frequency of collision with hydrocarbon gas, physically, in a direction orthogonal to the direction of the generated electric field. It is necessary to generate magnetic field lines having a magnetic field vector component, and in particular, a cathode having a large voltage drop (strong electric field), that is, the vicinity of the metal magnetic layer on the surface of the film substrate is effective.

蒸着テープの製造工程の特徴であるロール・ツウ・ロールの成膜方法においては、例えば、高分子フィルムからなる基材に対して保護膜の成膜時には基材を冷却する必要があり、冷却用ロールと基材フィルムとを同期して接触回転させながら成膜源(プラズマ発生領域)を通過させる。冷却用メインロールによる冷却は、例えば、真空槽の外部からロータリージョイント等を介してロールの内部に循環供給される冷媒との熱交換により行われる。   In the roll-to-roll film formation method, which is a feature of the manufacturing process of the vapor-deposited tape, for example, it is necessary to cool the base material when forming the protective film on the base material made of a polymer film. The film-forming source (plasma generation region) is passed while the roll and the base film are rotated in contact with each other in synchronization. Cooling by the cooling main roll is performed by, for example, heat exchange with a refrigerant circulated and supplied from the outside of the vacuum chamber to the inside of the roll through a rotary joint or the like.

この場合、金属磁性層(陰極)付きのフィルム基材に対する電界に直交する方向(即ち、基材の表面方向)に磁力線を発生させることが、成膜される保護膜の膜質の改善に効果的である。こうした成膜装置として、冷却用ロールの内部に磁場発生源を設置する装置が知られている(後述の特許文献1を参照)。   In this case, generating magnetic lines of force in the direction perpendicular to the electric field (that is, the surface direction of the substrate) with respect to the film substrate with the metal magnetic layer (cathode) is effective in improving the film quality of the protective film to be formed. It is. As such a film forming apparatus, an apparatus in which a magnetic field generation source is installed inside a cooling roll is known (see Patent Document 1 described later).

この公知技術によれば、図9に示すように、マグネトロンプラズマCVD装置74において、複数個の磁気回路52が、メインロール50に対向して配置されるアノード電極(陽極)58の大きさに対応する範囲で、メインロール50の内部に設けられている。それぞれの磁気回路52は均一な磁束を発生することができるように各取付支持板55に取り付けられている。   According to this known technique, as shown in FIG. 9, in the magnetron plasma CVD apparatus 74, the plurality of magnetic circuits 52 correspond to the size of the anode electrode (anode) 58 disposed facing the main roll 50. In this range, the main roll 50 is provided. Each magnetic circuit 52 is attached to each mounting support plate 55 so as to generate a uniform magnetic flux.

このようにして、各磁気回路52から非磁性体のメインロール50を通して発生する磁束に補捉された電子により、走行するフィルム基材54の表面近傍でマグネトロン放電が生じて基材54の表面に保護膜が成膜される。   In this way, magnetron discharge is generated in the vicinity of the surface of the traveling film base 54 by the electrons trapped by the magnetic flux generated through the non-magnetic main roll 50 from each magnetic circuit 52, and is generated on the surface of the base 54. A protective film is formed.

この装置74においては、メインロール50の内部を二重壁構造とし、プラズマ発生領域56から分離した雰囲気である大気圧領域57とするために、大気導入菅51をメインロール50の内部に連結している。また、メインロール50の内部に磁気回路52が固定され、メインロール50のみが回転されるようになっている。また、アノード電極58はメインロール50の表面の一部に沿って対向するように配置されており、複数のガス導入菅53を備えている。   In this apparatus 74, the air introduction rod 51 is connected to the inside of the main roll 50 in order to make the inside of the main roll 50 have a double wall structure and to form an atmospheric pressure region 57 that is an atmosphere separated from the plasma generation region 56. ing. A magnetic circuit 52 is fixed inside the main roll 50, and only the main roll 50 is rotated. The anode electrode 58 is disposed so as to face along a part of the surface of the main roll 50 and includes a plurality of gas introduction rods 53.

そして、この導入菅53からフィルム基材54の表面に炭化水素ガス70及びキャリアガス71との混合ガスが導入される。かくして、高周波放電が持続され、かつ、磁気回路52によりメインロール50の外部で磁束が発生した領域(プラズマ発生領域56の一部)においてマグネトロン放電が起こる。   Then, a mixed gas of the hydrocarbon gas 70 and the carrier gas 71 is introduced from the introduction rod 53 to the surface of the film base 54. Thus, the magnetron discharge is generated in the region where the high frequency discharge is sustained and the magnetic circuit 52 generates the magnetic flux outside the main roll 50 (part of the plasma generation region 56).

特開平11−61416号公報(第3頁左欄30行目〜第4頁左欄20行目、図3)JP-A-11-61416 (page 3, left column, line 30 to page 4, left column, line 20, line 3)

しかし、上記の特許文献1に基づくプラズマCVD装置74は、既存の装置を大きく改造する必要があり、その改造が大掛かりなものとなり、コストを上昇させてしまう。しかも、この改造された構造においては、成膜速度や膜質等の改善について余り考慮されていない。   However, the plasma CVD apparatus 74 based on the above-mentioned Patent Document 1 needs to greatly modify an existing apparatus, and the modification becomes large and increases the cost. Moreover, in this modified structure, little consideration is given to improvements in film formation speed and film quality.

他方、磁場発生源を陰極の周辺であって成膜源(プラズマ発生領域)の外部に設置することも考えられるが、成膜源のサイズが大きくなると、磁場発生源から成膜源内部へ行くに従って磁場強度の減衰が大きくなり、成膜源の外部と内部とで磁場強度差が大きくなってしまう。これにより、磁場が有効に作用する領域が成膜源の一部分に限られてしまうと共に、その磁場強度分布によって膜厚分布(膜厚の面内ばらつき)が生じるといった問題がある。   On the other hand, it is conceivable to install the magnetic field generation source around the cathode and outside the film formation source (plasma generation region). However, when the size of the film formation source increases, the magnetic field generation source goes from the magnetic field generation source to the inside of the film formation source. Accordingly, the attenuation of the magnetic field strength increases, and the difference in magnetic field strength between the outside and inside of the film forming source increases. As a result, there is a problem that a region where the magnetic field effectively acts is limited to a part of the film forming source, and a film thickness distribution (in-plane variation in film thickness) occurs due to the magnetic field strength distribution.

本発明は、上述した従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡易に磁場発生源を配置し、かつ特に膜質の向上を図ることができる成膜装置及び成膜方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an object of the present invention is to form a film forming apparatus and a film forming method capable of arranging a magnetic field generation source relatively easily and particularly improving film quality. Is to provide.

即ち、本発明は、成膜されるべき被成膜体の側を陰極とし、この陰極とこれに対向した陽極との間に発生する電界によるプラズマの作用下で原料ガスを分解して、前記被成膜体上に成膜を行うように構成された成膜装置において、前記陽極に関し前記陰極とは反対側に磁場発生源が配置され、この磁場発生源によって前記被成膜体の表面上に前記電界の方向と交差する方向に磁場が作用するように構成されたことを特徴とする成膜装置に係わるものである。   That is, the present invention uses a cathode on the side of an object to be deposited, and decomposes the source gas under the action of plasma generated by an electric field generated between the cathode and the anode facing the cathode. In a film forming apparatus configured to form a film on a film formation target, a magnetic field generation source is disposed on the opposite side of the anode from the cathode, and the magnetic field generation source causes a surface of the film formation target to be formed on the anode. Further, the present invention relates to a film forming apparatus characterized in that a magnetic field acts in a direction crossing the direction of the electric field.

本発明は又、成膜されるべき被成膜体の側を陰極とし、この陰極とこれに対向した陽極との間に発生する電界によるプラズマの作用下で原料ガスを分解して、前記被成膜体上に成膜を行う成膜方法において、前記陽極に関し前記陰極とは反対側に磁場発生源を配置し、この磁場発生源によって前記被成膜体の表面上に前記電界の方向と交差する方向に磁場を作用させることを特徴とする成膜方法に係わるものである。   The present invention also provides a cathode on the side of an object to be deposited, and decomposes the source gas under the action of plasma generated by an electric field generated between the cathode and the anode facing the cathode. In a film forming method for forming a film on a film forming body, a magnetic field generation source is disposed on the opposite side of the anode from the cathode, and the direction of the electric field is set on the surface of the film formation body by the magnetic field generation source. The present invention relates to a film forming method characterized by applying a magnetic field in a crossing direction.

本発明によれば、前記陽極に関し前記陰極とは反対側に前記磁場発生源が配置されるために、前記陰極の内側に配置する場合に比べて、比較的簡易に磁場発生源を配置して成膜装置を容易に構成することができる。   According to the present invention, since the magnetic field generation source is disposed on the opposite side of the anode with respect to the anode, the magnetic field generation source is disposed relatively easily compared to the case of being disposed inside the cathode. A film forming apparatus can be easily configured.

そして、前記磁場発生源によって前記被成膜体表面上に前記電界の方向と交差する方向(特に直交する方向)に磁場が作用するように構成されているために、原料ガスの分解、再結合を促進し、特に成膜された膜の膜質の向上を図ることができると共に、十分な強度の磁場を広範囲に作用させることができる。   Since the magnetic field generation source is configured so that a magnetic field acts on the surface of the deposition target body in a direction (particularly, a direction orthogonal to the direction of the electric field), the source gas is decomposed and recombined. In particular, it is possible to improve the film quality of the formed film and to apply a sufficiently strong magnetic field over a wide range.

本発明においては、本発明の効果を確実に得る上で、減圧雰囲気中、プラズマ発生下で前記原料ガスの分解を伴う化学的気相成長法により成膜が行われ、前記プラズマの発生領域の近傍にて、前記プラズマが直接接触しない前記陽極の背面側に永久磁石又は電磁石等の前記磁場発生源が配置され、前記被成膜体の表面近傍で、前記電界の方向とは直交する方向にベクトル成分を有するように前記磁場が作用するのが望ましい。   In the present invention, in order to reliably obtain the effects of the present invention, film formation is performed by a chemical vapor deposition method involving decomposition of the source gas in a reduced-pressure atmosphere under generation of plasma, and in the plasma generation region. In the vicinity, the magnetic field generation source such as a permanent magnet or an electromagnet is disposed on the back side of the anode where the plasma is not in direct contact, and in the direction perpendicular to the direction of the electric field in the vicinity of the surface of the film formation target. It is desirable that the magnetic field acts to have a vector component.

この場合、高電圧を印加する前記陽極及び前記磁場発生源とアースとの間の電気的干渉を防止し、前記プラズマの発生領域を前記陽極と前記陰極との間に限定して効率良くプラズマを発生させるために、前記磁場発生源が、前記陽極と電気的に接続されて同電位とされた状態で、電気的絶縁構造を介して容器内に配置されかつこの容器外の真空槽のアース電位部分とも電気的に絶縁されているのが望ましい。   In this case, electrical interference between the anode to which a high voltage is applied and the magnetic field generation source and the ground is prevented, and the plasma generation region is limited between the anode and the cathode to efficiently generate plasma. In order to generate, the magnetic field generating source is electrically connected to the anode and is at the same potential, and is disposed in the container through an electrically insulating structure and ground potential of the vacuum chamber outside the container. It is desirable that both parts are electrically insulated.

またこの場合、前記容器の内空間のうち、前記陰極と前記陽極との間がプラズマ発生空間であり、前記磁場発生源の側が原料ガス導入空間であり、この原料ガス導入空間から導入された前記原料ガスが前記陽極のガス通過部を通して前記プラズマ発生空間に導かれる構造とするのが望ましい。   In this case, the space between the cathode and the anode in the inner space of the container is a plasma generation space, the magnetic field generation source side is a source gas introduction space, and the source gas introduced space is introduced from the source gas introduction space. It is desirable that the source gas be guided to the plasma generation space through the gas passage part of the anode.

ここでは、磁場発生源のスペースを確保しつつプラズマ発生空間でのガス圧の均一化を保持することを両立させる上で、前記原料ガスの通過部が設けられた前記磁場発生源のヨーク部は、磁束密度が飽和し難くてガス透過性の十分な断面形状を有することが望ましい。   Here, in order to simultaneously maintain the gas pressure uniformity in the plasma generation space while securing the space of the magnetic field generation source, the yoke portion of the magnetic field generation source provided with the source gas passage portion is It is desirable that the magnetic flux density is difficult to saturate and has a sufficient gas permeable sectional shape.

この場合、原料ガス導入空間からプラズマ発生空間にガスを導入し易くするために、前記陽極及び前記磁場発生源が共にガス透過性の多孔構造体からなるのが望ましい。   In this case, it is desirable that both the anode and the magnetic field generation source are made of a gas permeable porous structure in order to facilitate introduction of gas from the source gas introduction space into the plasma generation space.

更に、前記被成膜体が磁気記録媒体用の金属磁性層付きの非磁性支持体であり、前記金属磁性層上に非晶質炭素からなる保護膜が成膜されるのがよい。この保護膜は、炭化水素系のガスの分解によって成膜されるのが望ましい。   Further, it is preferable that the film formation target is a nonmagnetic support with a metal magnetic layer for a magnetic recording medium, and a protective film made of amorphous carbon is formed on the metal magnetic layer. This protective film is desirably formed by decomposition of a hydrocarbon-based gas.

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面の参照下に具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1について、本実施の形態によるプラズマCVD装置24A(成膜装置)の構成を説明する。この装置24Aは、金属磁性薄膜からなる陰極としての磁性層を有する磁気記録媒体用のフィルム基材4を巻き出しながら、磁性層上に表面保護膜としてのカーボン膜(特にDLC膜)を成膜するロール・ツウ・ロール方式の装置である。   With reference to FIG. 1, the configuration of a plasma CVD apparatus 24A (film forming apparatus) according to the present embodiment will be described. The apparatus 24A forms a carbon film (particularly a DLC film) as a surface protective film on the magnetic layer while unwinding the film base 4 for a magnetic recording medium having a magnetic layer as a cathode made of a metal magnetic thin film. This is a roll-to-roll system.

このプラズマCVD装置24Aにおいては、磁気記録媒体用の磁性層付きのフィルム基材4は、巻き出しロール2から、ロール走行系12を構成するガイドローラ3a、3b、3c、反応管9(容器)に対向配置された冷却用メインロール5、ガイドローラ3d、3e、3f及び巻き取りロール1の順に順次搬送される。なお、この搬送系によってフィルム基材4が支持されながら搬送されるが、このフィルム基材の金属磁性層が陰極として機能する。但し、簡略化のために、フイルム基材を陰極4として図示する。   In this plasma CVD apparatus 24A, the film base 4 with a magnetic layer for a magnetic recording medium is transferred from the unwinding roll 2 to the guide rollers 3a, 3b, 3c constituting the roll running system 12, and the reaction tube 9 (container). Are sequentially conveyed in the order of the cooling main roll 5, the guide rollers 3d, 3e, 3f, and the take-up roll 1 that are disposed opposite to each other. The film base 4 is transported while being supported by this transport system, and the metal magnetic layer of the film base functions as a cathode. However, for the sake of simplicity, the film substrate is illustrated as the cathode 4.

反応管9の内部には、ガス通過性の十分なメッシュ部8aからなる陽極8がロール5と対向して組み込まれており、この陽極8にはDC(直流)電源10により+500〜2000V程度の電圧が印加される。また、炭化水素を主成分とする原料ガス(例えばエチレンガス又はプロピレンガス)20は、キャリアガス21と混合され、バルブ15aを介して反応管背面部19から反応管9内に導入される。   Inside the reaction tube 9, an anode 8 composed of a mesh part 8 a having sufficient gas permeability is incorporated facing the roll 5, and this anode 8 is about +500 to 2000 V by a DC (direct current) power source 10. A voltage is applied. Further, a raw material gas (for example, ethylene gas or propylene gas) 20 containing hydrocarbon as a main component is mixed with a carrier gas 21 and introduced into the reaction tube 9 from the reaction tube back surface portion 19 through the valve 15a.

反応管9に対向して、円筒状の回転可能なメインロール5が微小な隙間部7(例えば1mm程度)を置いて設置されている。この装置24Aの真空槽6の内部は、バルブ15bを介して真空ポンプ16により例えば0.5Pa以下の減圧雰囲気に保持されている。   Opposite to the reaction tube 9, a cylindrical rotatable main roll 5 is installed with a minute gap 7 (for example, about 1 mm). The inside of the vacuum chamber 6 of the device 24A is maintained in a reduced pressure atmosphere of, for example, 0.5 Pa or less by the vacuum pump 16 through the valve 15b.

また、ガス導入部18から導入される炭化水素を主成分とするガス(エチレンガス等の成膜原料)20は、反応管9内のプラズマ発生領域36で生じる直流電界で誘起されるプラズマによって分解され、メインロール5で順次搬送されるフィルム基材4の金属磁性層上に堆積して、保護膜となるカーボン膜(DLC膜)を成膜する。   In addition, a hydrocarbon-based gas (raw material such as ethylene gas) 20 introduced from the gas introduction unit 18 is decomposed by plasma induced by a DC electric field generated in the plasma generation region 36 in the reaction tube 9. Then, a carbon film (DLC film) serving as a protective film is deposited on the metal magnetic layer of the film base 4 that is sequentially conveyed by the main roll 5.

このフィルム基材4には、例えば、厚みが10μm程度であり、PET(ポリエチレンテレフタレート)又はアラミド等の高分子材料からなり、前工程の真空蒸着において、例えばCoOからなる金属磁性層を200nmの厚さ(表面抵抗は150Ω/sq)を表面に形成している。   For example, the film base 4 has a thickness of about 10 μm and is made of a polymer material such as PET (polyethylene terephthalate) or aramid. In the vacuum deposition in the previous step, a metal magnetic layer made of, for example, CoO is formed to a thickness of 200 nm. (Surface resistance is 150Ω / sq) is formed on the surface.

また、保護膜成膜時にプラズマ輻射熱によりフィルム基材4が熱変形するのを抑制するために、ロール走行系12において温度制御された冷却用メインロール5を設け、フィルム基材4と接触させて同期回転させることにより、除熱を行っている。   Further, in order to suppress thermal deformation of the film base 4 due to plasma radiant heat during the formation of the protective film, a cooling main roll 5 whose temperature is controlled in the roll travel system 12 is provided and brought into contact with the film base 4. Heat removal is performed by synchronous rotation.

DLC(ダイヤモンドライクカーボン)の原料となるエチレン、プロピレン、アセチレン、トルエン等の炭化水素ガスと、キャリアガス21である例えばアルゴンガスとの混合ガスからなるプロセスガスは、ガス導入部18から所定流量に制御されて反応管背面部19よりガス導入領域35に導入され、磁場発生部17のガス通過性の多孔部14、更には陽極8のメッシュ部8aを通過して、陰極4側へ流動し、冷却用メインロール5と反応管9との隙間部7を介して真空槽6内に拡散され、排気される。   A process gas composed of a mixed gas of a hydrocarbon gas such as ethylene, propylene, acetylene, and toluene, which is a raw material for DLC (diamond-like carbon), and, for example, argon gas, which is a carrier gas 21, is supplied at a predetermined flow rate from the gas introduction unit 18. Controlled and introduced into the gas introduction region 35 from the reaction tube rear surface portion 19, passes through the gas-permeable porous portion 14 of the magnetic field generation portion 17, and further passes through the mesh portion 8 a of the anode 8, and flows to the cathode 4 side. It is diffused into the vacuum chamber 6 through the gap 7 between the cooling main roll 5 and the reaction tube 9 and exhausted.

ここで、冷却用メインロール5と反応管9との間の隙間部7の幅等を真空槽6の外部より変化させることにより、真空槽6内と反応管9内との間に圧力差を設けることができ、導入するガスを所定のプロセスガス圧に制御することができる。   Here, the pressure difference between the inside of the vacuum chamber 6 and the inside of the reaction tube 9 is changed by changing the width of the gap 7 between the cooling main roll 5 and the reaction tube 9 from the outside of the vacuum chamber 6. The gas to be introduced can be controlled to a predetermined process gas pressure.

また、陽極8は、その背面より導入するプロセスガスを通過させ、かつ印加電圧を電極面内で均一にするために金属のメッシュ部8a(ガス通過部)を有している。この金属メッシュ部8aの構成材料は、その背面側に設置する磁場発生部17の磁気的影響を抑制するために、例えば、電気良導体であって非磁性材である安価な銅やオーステナイト系ステンレス材料等であることが好ましい。   The anode 8 has a metal mesh portion 8a (gas passage portion) for allowing the process gas introduced from the back surface to pass therethrough and for making the applied voltage uniform within the electrode surface. The constituent material of the metal mesh portion 8a is, for example, an inexpensive copper or austenitic stainless material that is a good electrical conductor and a non-magnetic material in order to suppress the magnetic influence of the magnetic field generating portion 17 installed on the back side thereof. Etc.

陽極8と磁場発生部17とは互いに電気的に接続されて同電位であり、反応管9及び真空槽6とは部分的に図示した絶縁層25(絶縁構造)を介して絶縁されている。なお、反応管9内において、陽極8と陰極4との間には直線状の矢印で示す電界22が発生し、かつ磁場発生源の永久磁石11によって破線の曲線状の矢印で示す磁場23が発生している状況を図示している。   The anode 8 and the magnetic field generator 17 are electrically connected to each other and have the same potential, and the reaction tube 9 and the vacuum chamber 6 are partially insulated through an insulating layer 25 (insulating structure) shown in the drawing. In the reaction tube 9, an electric field 22 indicated by a straight arrow is generated between the anode 8 and the cathode 4, and a magnetic field 23 indicated by a dashed curved arrow is generated by the permanent magnet 11 of the magnetic field generation source. The situation that has occurred is illustrated.

実際には、反応管9の内面全体は、この内部のプラズマ発生領域36でプラズマを効果的に発生させるために絶縁層25で覆われ、かつ熱的な強度を持たせるために反応管9は、セラミックス又は石英等の材料で構成することが好ましい。   Actually, the entire inner surface of the reaction tube 9 is covered with the insulating layer 25 in order to effectively generate plasma in the plasma generation region 36 inside the reaction tube 9, and the reaction tube 9 has a thermal strength so as to have thermal strength. It is preferable to use a material such as ceramic or quartz.

図2について、上記の磁場23の発生状況を詳しく説明すると、フィルム基材4上の金属磁性層からなる陰極4と陽極8との間のプラズマ発生領域36に電源10による直流電界22を発生させた状態において、永久磁石11とヨーク13とからなる磁場発生部17(磁気回路:磁場発生源)により、例えば、中央の永久磁石11のN極から隣接する永久磁石11のS極に向かって漏洩磁場23を発生させる。その結果、フィルム基材の金属磁性層の表面上にはこれに沿って、電界22の方向に対して交差する方向、特に直交する方向23aに磁場23のベクトル成分が生じる。   The generation situation of the magnetic field 23 will be described in detail with reference to FIG. 2. A DC electric field 22 is generated by the power source 10 in the plasma generation region 36 between the cathode 4 and the anode 8 made of a metal magnetic layer on the film substrate 4. In this state, the magnetic field generator 17 (magnetic circuit: magnetic field generation source) composed of the permanent magnet 11 and the yoke 13 leaks from the north pole of the central permanent magnet 11 toward the south pole of the adjacent permanent magnet 11, for example. A magnetic field 23 is generated. As a result, a vector component of the magnetic field 23 is generated on the surface of the metal magnetic layer of the film substrate along the direction crossing the direction of the electric field 22, particularly in the direction 23 a orthogonal thereto.

ここで、例えば、陰極4と陽極8との電極間距離を60mmとして設置する場合に、磁場の強度(磁束密度)は、陽極8の表面付近で約70mTとなり、フィルム基材4の陰極の表面上では、約3.3mT(電界に直交する成分の強度:約2.6mT)の磁場が発生する。なお、例えば、陰極4と陽極8との電極間距離を180mmとして設置する場合には、陰極4の表面上での磁場の強度は約0mTとなる。   Here, for example, when the distance between the cathode 4 and the anode 8 is set to 60 mm, the strength of the magnetic field (magnetic flux density) is about 70 mT near the surface of the anode 8, and the surface of the cathode of the film base 4 In the above, a magnetic field of about 3.3 mT (intensity of a component orthogonal to the electric field: about 2.6 mT) is generated. For example, when the distance between the cathode 4 and the anode 8 is set to 180 mm, the intensity of the magnetic field on the surface of the cathode 4 is about 0 mT.

フィルム基材4の陰極の表面上では磁界の強度は弱くなるが、この近傍の磁力線の一部がフィルム基材4の陰極の一部を通過することにより、フィルム基材4の陰極の表面上では電界22の方向に対して直交する方向に磁場23aが発生し易くなる。   The strength of the magnetic field is weak on the surface of the cathode of the film substrate 4, but a part of the magnetic field lines in the vicinity pass through a part of the cathode of the film substrate 4, thereby Then, the magnetic field 23a is easily generated in a direction orthogonal to the direction of the electric field 22.

陽極8の背面側より導入されるプロセスガスは、ヨーク13の多孔部14、ガス導入領域35及びメッシュ部8aを順次介して、反応管9内のプラズマ発生領域36に均一に分散させるために、プロセスガスの導入孔に多孔の分散板を設けることによりプロセスガスの均一分散を図ることが考えられる。しかし、この分散板と磁場発生源との間にはスペース的な制約があることから、飽和磁束密度以下になるような断面積で永久磁石11を保持するヨーク13に上記のガス分散板と同様の構造の多孔部14を設けることによって、ヨークとしての性能とガス分散性能とを兼ね備えた機能をヨーク13に持たせている。   In order for the process gas introduced from the back side of the anode 8 to be uniformly dispersed in the plasma generation region 36 in the reaction tube 9 through the porous portion 14, the gas introduction region 35, and the mesh portion 8 a of the yoke 13 in order, It may be possible to achieve uniform dispersion of the process gas by providing a porous dispersion plate in the process gas introduction hole. However, since there is a space limitation between the dispersion plate and the magnetic field generation source, the yoke 13 that holds the permanent magnet 11 with a cross-sectional area that is equal to or less than the saturation magnetic flux density is similar to the above gas dispersion plate. By providing the porous portion 14 having the above structure, the yoke 13 has a function having both the performance as a yoke and the gas dispersion performance.

なお、永久磁石11は、断面積が減少すると磁束密度が飽和し易くなるので、可能な限り断面積が大きい方が望ましい。   In addition, since the magnetic flux density is easily saturated when the sectional area of the permanent magnet 11 decreases, it is desirable that the sectional area is as large as possible.

図3には、磁場発生部17を構成する永久磁石(マグネット)11とヨーク13とから成る磁気回路と、陽極8とを分解して示す。この図におけるII−II'線に沿う断面が図2に相当している。   FIG. 3 shows an exploded view of a magnetic circuit composed of a permanent magnet (magnet) 11 and a yoke 13 constituting the magnetic field generator 17 and the anode 8. A cross section taken along the line II-II 'in this figure corresponds to FIG.

プラズマ発生領域36と磁場発生部17との間に設けられる陽極8は、メッシュ部8aと、このメッシュ部を支持する支持枠部26とからなる。また、ガス導入領域35を形成する永久磁石11は、枠部27とこの枠部27内に配置されるH型部28とからなる。また、ヨーク13は、例えば板状の鉄板にガスを通過させるための複数の孔としての多孔部14を有している。鉄製ヨーク13は、漏洩磁場が磁場発生部17の背部に発生するのを防止するものである。   The anode 8 provided between the plasma generation region 36 and the magnetic field generation unit 17 includes a mesh portion 8a and a support frame portion 26 that supports the mesh portion. The permanent magnet 11 forming the gas introduction region 35 includes a frame portion 27 and an H-shaped portion 28 disposed in the frame portion 27. Moreover, the yoke 13 has a porous portion 14 as a plurality of holes for allowing gas to pass through, for example, a plate-shaped iron plate. The iron yoke 13 prevents a leakage magnetic field from being generated at the back of the magnetic field generator 17.

ここで、永久磁石(マグネット)11の材質には、プラズマからの輻射熱に対する熱的安定性が必要となることから、フェライト又はサマリウムコバルト等を使用することが好ましい。本実施の形態では、例えば、異方性フェライト材(表面磁束密度170mT)からなる永久磁石11と、鉄製ヨーク13とによって磁気回路を構成している。   Here, since the material of the permanent magnet (magnet) 11 needs to have thermal stability against radiant heat from plasma, it is preferable to use ferrite or samarium cobalt. In this embodiment, for example, a permanent magnet 11 made of an anisotropic ferrite material (surface magnetic flux density 170 mT) and an iron yoke 13 constitute a magnetic circuit.

こうした磁気回路を構成する磁場発生部17は、高電圧を印加する陽極8の背面側に設置するが、陽極8と電気的に接触させることにより、両者間での絶縁処理を施す必要をなくしている。   The magnetic field generator 17 constituting such a magnetic circuit is installed on the back side of the anode 8 to which a high voltage is applied. However, by making electrical contact with the anode 8, there is no need to perform insulation treatment between the two. Yes.

図4には、プラズマCVD装置24Aによって、基材29(非磁性支持体)上に金属磁性層30が形成されたフィルム基材4上に表面保護膜31を成膜し、これを巻き取った後に巻き出して、所望の幅にスプライシングして作製された磁気テープ等の磁気記録媒体32を示す。   In FIG. 4, the surface protective film 31 was formed on the film base material 4 in which the metal magnetic layer 30 was formed on the base material 29 (nonmagnetic support) by the plasma CVD apparatus 24A, and this was wound up. A magnetic recording medium 32 such as a magnetic tape that is later unwound and spliced to a desired width is shown.

図5には、上記した永久磁石11の代わりに、コア34にコイル33を巻回してなる電磁石を磁場発生部17として用いたプラズマCVD装置24Bとしたこと以外は、上述した実施の形態と同様である。   FIG. 5 is the same as the above-described embodiment except that instead of the permanent magnet 11 described above, a plasma CVD apparatus 24B using an electromagnet formed by winding a coil 33 around a core 34 as the magnetic field generator 17 is used. It is.

陽極8の背面側に設置する磁場発生源17については、安価であって限定されたスペースに対して発生する磁場強度を強くできる永久磁石11による磁気回路が適しているが、本実施の形態のように、コイル33を用いた電磁石により磁気回路を構成することも可能である。   For the magnetic field generation source 17 installed on the back side of the anode 8, a magnetic circuit using a permanent magnet 11 that is inexpensive and can increase the magnetic field strength generated in a limited space is suitable. As described above, a magnetic circuit can also be configured by an electromagnet using the coil 33.

このような電磁石によって磁場を発生させると、コイル33に流す電流によって発生する磁場強度を自在に変化させることができ、フィルム基材(陰極)4の表面近傍における磁場強度を電極間距離等の条件に合わせて変更することにより、磁場強度を制御することができる。   When a magnetic field is generated by such an electromagnet, the magnetic field strength generated by the current flowing through the coil 33 can be freely changed, and the magnetic field strength in the vicinity of the surface of the film substrate (cathode) 4 can be changed according to conditions such as the distance between electrodes. The magnetic field strength can be controlled by changing according to.

その他、本実施の形態においては、上述したと同様の作用及び効果を得ることができる。   In addition, in the present embodiment, the same operations and effects as described above can be obtained.

以上に説明したように、本実施の形態によれば、陽極8に関し金属磁性層からなる陰極4とは反対側に、永久磁石11とヨーク13とからなる磁気回路部、又は電磁石による磁気回路、即ち磁場発生部17が配置されているために、比較的簡易に磁場発生部17を配置して、磁場と電界の双方の作用下で効率良くプラズマCVDを行えるプラズマCVD装置24A、24Bを構成することができる。特に、磁場発生部17を陽極8の背面側に設置しているので、磁場による効果を得るためのプラズマCVD装置の改造を、最小限に留めることが可能である。   As described above, according to the present embodiment, on the opposite side of the anode 8 from the cathode 4 made of the metal magnetic layer, the magnetic circuit portion made of the permanent magnet 11 and the yoke 13 or the magnetic circuit made of an electromagnet, That is, since the magnetic field generation unit 17 is arranged, the magnetic field generation unit 17 is arranged relatively easily, and the plasma CVD apparatuses 24A and 24B that can perform plasma CVD efficiently under the action of both the magnetic field and the electric field are configured. be able to. In particular, since the magnetic field generation unit 17 is installed on the back side of the anode 8, the modification of the plasma CVD apparatus for obtaining the effect of the magnetic field can be minimized.

この場合、磁場発生部17によってフィルム基板(陰極)4の表面上に電界22の方向と交差する方向に磁場ベクトル23aが発生するように構成されているために、電界によるプラズマ発生時に反応ガスの分解物のトラップにより、電圧降下の生じやすい陰極表面上に成膜される保護膜の膜質を向上させることができる。   In this case, since the magnetic field generating unit 17 generates the magnetic field vector 23a on the surface of the film substrate (cathode) 4 in a direction crossing the direction of the electric field 22, the reaction gas is generated when the plasma is generated by the electric field. By the trap of the decomposition product, the quality of the protective film formed on the cathode surface where a voltage drop is likely to occur can be improved.

また、陽極8と磁場発生部17とを電気的に接続して同電位としかつ反応管9及び真空槽6と絶縁することにより、高電圧を印加する陽極8、この陽極8に隣接する磁場発生部17及びアース源との間の電気的干渉を容易に解消することができる。   In addition, the anode 8 and the magnetic field generator 17 are electrically connected to have the same potential and insulated from the reaction tube 9 and the vacuum chamber 6, so that the anode 8 to which a high voltage is applied and the magnetic field generation adjacent to the anode 8 are generated. Electrical interference between the unit 17 and the ground source can be easily eliminated.

更に、磁場発生部17を上記した多孔構造にすることにより、磁場発生部17のスペースを確保することと、反応管9内でガス圧が不均一となることを防止することとを両立させることが可能である。   Furthermore, by making the magnetic field generation unit 17 the above-described porous structure, both the space for the magnetic field generation unit 17 is ensured and the gas pressure in the reaction tube 9 is prevented from becoming uneven. Is possible.

次に、本実施の形態で成膜された表面保護膜であるDLC膜31を詳細に評価した結果を説明する。   Next, the result of detailed evaluation of the DLC film 31 that is the surface protective film formed in the present embodiment will be described.

図6は、DLC膜について、一般的なラマン分光法にて測定した炭素組成を示す。ここで用いる入射光は波長514.5nmのアルゴンガス励起レーザーであり、反射散乱光の測定波数を1000cm-1から1800cm-1として強度スペクトルの分析を行った。 FIG. 6 shows the carbon composition of the DLC film measured by general Raman spectroscopy. Incident light used here was an argon gas excitation laser wavelength 514.5 nm, were analyzed intensity spectrum measurement wavenumber of reflected scattered light as 1800 cm -1 from 1000 cm -1.

代表的なDLCの強度スペクトルは、波数が1350cm-1近辺(D−band)と1525cm-1近辺(G−band)とにピークを有する曲線形状であり、前者は炭素の結合構造としてディスオーダーエリア(Ad)でsp3構造に起因し、後者はグラファイトエリア(Ag)でsp2構造に起因する。更に、バックグランドエリア(B)のベースライン、及びAd+Agで表される、ディスオーダーエリア(Ad)とグラファイトエリア(Ag)との面積和が示されている(特開2000−207736を参照)。 The intensity spectrum of a typical DLC has a curved shape with wavenumbers having peaks at around 1350 cm −1 (D-band) and around 1525 cm −1 (G-band). The former is a disordered area as a carbon bond structure. (Ad) is attributed to the sp3 structure, and the latter is attributed to the sp2 structure in the graphite area (Ag). Furthermore, the baseline of the background area (B) and the area sum of the disorder area (Ad) and the graphite area (Ag) represented by Ad + Ag are shown (see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-207736).

ここで、ラマン分光法による測定法の原理を簡単に説明すると、一般に、ラマン散乱測定装置は、励起光源、試料部、分散系、検出器の主として4つの部分からなり、励起光にはイオンガスレーザが用いられ、試料部は試料照射、散乱光の集光の光学系からなっている。   Here, the principle of the measurement method by Raman spectroscopy will be briefly explained. In general, the Raman scattering measurement apparatus mainly comprises four parts, ie, an excitation light source, a sample part, a dispersion system, and a detector. The excitation light is an ion gas laser. The sample part is composed of an optical system for sample irradiation and collection of scattered light.

ラマン散乱光は集光レンズ又は集光ミラーで分光器スリット上に集められる。この散乱光は単一分光器を直列に接続したダブルモノクロメータで分散され、検出器で検知される。検出器には光電子倍増菅が使用されるが、近年、光マルチチャンネル検出器が用いられるようになっている。光マルチチャンネル検出器はスペクトルを同時測定できるので、測定時間が数秒で済むという利点を有する。   The Raman scattered light is collected on the spectrometer slit by a condenser lens or a condenser mirror. This scattered light is dispersed by a double monochromator in which a single spectroscope is connected in series and detected by a detector. Although a photomultiplier is used as a detector, an optical multi-channel detector has been used in recent years. Since the optical multichannel detector can simultaneously measure the spectrum, it has an advantage that the measurement time is only a few seconds.

このようにして得られるラマンスペクトルは物質に固有であるので、これにより物質の固定ができる。又、ある特定の波長におけるラマン散乱強度、物質量に比例する。   Since the Raman spectrum obtained in this way is unique to the substance, this allows the substance to be fixed. Further, it is proportional to the Raman scattering intensity and the substance amount at a specific wavelength.

カーボン素材を構造的に分類すると、ダイヤモンド、グラファイト及びその中間状態にあると考えられるアモルファスカーボンに分けることができる。ラマン分光法はこれらのカーボンに対して特異的に高感度であり、存在量の変化に敏感に反応する。   When structurally classifying the carbon material, it can be divided into diamond, graphite, and amorphous carbon considered to be in an intermediate state. Raman spectroscopy is specifically sensitive to these carbons and is sensitive to changes in abundance.

ここで、このラマン分光法を用いた評価方法として、1000cm-1から1800cm-1の波数間にて得られ強度スペクトルを、2つのガウス関数(Ad及びAg)と直線(B)との重ね合わせで近似して、図6に示す3領域の面積値Ad、面積値Ag及び面積Bから、比率Ad/Ag、比率(Ad+Ag)/B、及び面積和(Ad+Ag)を求めた。 Here, as an evaluation method using the Raman spectroscopy, the superposition of the resultant intensity spectrum at between wave number of from 1000 cm -1 1800 cm -1, and two Gaussian functions (Ad and Ag) and the straight line (B) The ratio Ad / Ag, the ratio (Ad + Ag) / B, and the area sum (Ad + Ag) were obtained from the area value Ad, area value Ag, and area B of the three regions shown in FIG.

一般に、Ad/AgはDLCの硬さに相当し、(Ad+Ag)/BはDLCの耐摩耗性に相関があると言われており(特開2001−423529を参照)、これらを膜質とした。   In general, Ad / Ag corresponds to the hardness of DLC, and (Ad + Ag) / B is said to have a correlation with the wear resistance of DLC (see JP-A-2001-423529).

また、面積和(Ad+Ag)はDLCの膜厚に相関があると言われており(特開2000−207736を参照)、結果においては、この相関関数より算出される換算値を膜厚として表している。   The area sum (Ad + Ag) is said to have a correlation with the film thickness of DLC (see JP 2000-207736). In the results, the conversion value calculated from this correlation function is expressed as the film thickness. Yes.

次に、例えば図1〜図3に示したプラズマCVD装置を用いて、非磁性支持体上に金属磁性薄膜が設けられているフィルム基材4上にDLC膜を成膜した具体例を説明する。   Next, a specific example will be described in which a DLC film is formed on a film substrate 4 in which a metal magnetic thin film is provided on a nonmagnetic support using, for example, the plasma CVD apparatus shown in FIGS. .

この成膜条件は下記の通りであった。
原料ガス : C24/Ar=110sccm/28sccm
反応圧力(反応管内): 30Pa
導入電力(放電電圧): DC1.2kV
磁場発生源 : 異方性フェライト永久磁石(表面磁束密度170 mT)、鉄製ヨーク
The film forming conditions were as follows.
Source gas: C 2 H 4 / Ar = 110 sccm / 28 sccm
Reaction pressure (in reaction tube): 30 Pa
Introduced power (discharge voltage): DC1.2kV
Magnetic field generation source: Anisotropic ferrite permanent magnet (surface magnetic flux density 170 mT), iron yoke

磁場発生源による磁場が存在する場合と存在しない場合とについて、電極4−8間距離を変化させたときのDCL膜の膜質及び成膜速度を比較した。   The film quality and deposition rate of the DCL film when the distance between the electrodes 4-8 was changed were compared between the case where the magnetic field generated by the magnetic field generation source was present and the case where the magnetic field was not present.

図7は、Ad/Ag(DLCの硬度に相当)と電極間距離との相関性(A)、(Ad+Ag)/B(DLCの耐摩耗性に相当)と電極間距離との相関性(B)、及び、成膜速度と電極間距離との相関性(C)をそれぞれ示す。   FIG. 7 shows the correlation between Ad / Ag (corresponding to the hardness of DLC) and the distance between electrodes (A), and the correlation between (Ad + Ag) / B (corresponding to the wear resistance of DLC) and the distance between electrodes (B ) And the correlation (C) between the deposition rate and the distance between the electrodes.

まず、図7(A)に示すように、磁場が存在する場合、電極間距離が60mmのときにはAd/Agは約0.53であり、電極間距離が180mmのときにはAd/Agは約0.58であることから、電極間距離を増加させると、DLCの硬度に相当するAd/Agは僅かに増加する。   First, as shown in FIG. 7A, when a magnetic field is present, Ad / Ag is about 0.53 when the distance between the electrodes is 60 mm, and Ad / Ag is about 0.1 when the distance between the electrodes is 180 mm. Therefore, when the distance between the electrodes is increased, Ad / Ag corresponding to the hardness of DLC slightly increases.

これに対し、磁場が存在しない場合、電極間距離が60mmのときにはAd/Agは約0.56であり、電極間距離が180mmのときにはAd/Agは約0.56であることから、電極間距離を増加させても、DLCの硬度に相当するAd/Agには変化は見られないと言える。   On the other hand, when there is no magnetic field, Ad / Ag is about 0.56 when the distance between the electrodes is 60 mm, and Ad / Ag is about 0.56 when the distance between the electrodes is 180 mm. Even if the distance is increased, it can be said that there is no change in Ad / Ag corresponding to the hardness of DLC.

従って、この結果から、磁場が存在する場合に、電極間距離を増加させると、DLCの硬度が磁場なしの場合に比べて僅かに増加することが分かる。   Therefore, it can be seen from this result that when the distance between the electrodes is increased in the presence of a magnetic field, the hardness of DLC slightly increases as compared to the case without a magnetic field.

次に、図7(B)に示すように、磁場が存在する場合、電極間距離が60mmのときには(Ad+Ag)/Bは約0.83であり、電極間距離が180mmのときには(Ad+Ag)/Bは約0.5であることから、電極間距離を減少させると、DLCの耐摩耗性に相当する(Ad+Ag)/Bは著しく増大する。   Next, as shown in FIG. 7B, in the presence of a magnetic field, when the interelectrode distance is 60 mm, (Ad + Ag) / B is about 0.83, and when the interelectrode distance is 180 mm, (Ad + Ag) / Since B is about 0.5, (Ad + Ag) / B corresponding to the wear resistance of DLC increases remarkably when the distance between the electrodes is decreased.

これに対し、磁場が存在しない場合、電極間距離が60mmのときには(Ad+Ag)/Bは約0.48であり、電極間距離が180mmのときには(Ad+Ag)/Bは約0.48であることから、電極間距離を増加させても、DLCの耐摩耗性に相当する(Ad+Ag)/Bには変化は見られない。   In contrast, in the absence of a magnetic field, (Ad + Ag) / B is about 0.48 when the distance between the electrodes is 60 mm, and (Ad + Ag) / B is about 0.48 when the distance between the electrodes is 180 mm. Therefore, even if the distance between the electrodes is increased, no change is observed in (Ad + Ag) / B corresponding to the wear resistance of DLC.

この結果により、磁場が存在する場合と存在しない場合とで、電極間距離が180mmのときには差異は殆ど見られないが、電極間距離がそれより小さくなるに従って磁場が存在する方が(Ad+Ag)/Bが増大し、DLCの耐摩耗性が大きく向上し、特に電極間距離が60mmのときには、磁場なしの場合の約1.7倍又はそれ以上となる。従って、磁場が存在する場合には、電極間距離を180mm以下とし、減少させることにより、DLCの耐摩耗性を著しく向上させることができる。   According to this result, there is almost no difference between the case where the magnetic field is present and the case where the magnetic field is not present when the distance between the electrodes is 180 mm. However, as the distance between the electrodes becomes smaller, the magnetic field is present as (Ad + Ag) / When B increases, the wear resistance of DLC is greatly improved. In particular, when the distance between the electrodes is 60 mm, it is about 1.7 times or more that without a magnetic field. Therefore, when a magnetic field is present, the wear resistance of the DLC can be remarkably improved by reducing the distance between the electrodes to 180 mm or less.

次に、図7(C)に示すように、成膜速度と電極間距離との関係では、磁場が存在する場合、電極間距離が60mmのときには成膜速度は約780nm/minであり、電極間距離が180mmのときには成膜速度は約710nm/minであることから、電極間距離を増加させると、成膜速度は僅かに減少する。   Next, as shown in FIG. 7C, in the relationship between the deposition rate and the interelectrode distance, when a magnetic field is present, the deposition rate is about 780 nm / min when the interelectrode distance is 60 mm. When the distance between the electrodes is 180 mm, the film formation speed is about 710 nm / min. Therefore, when the distance between the electrodes is increased, the film formation speed slightly decreases.

これに対し、磁場が存在しない場合、電極間距離が60mmのときには成膜速度は約670nm/minであり、電極間距離が180mmのときには成膜速度は約680nm/minであることから、電極間距離を増加させても、成膜速度には殆ど変化は見られない。   On the other hand, in the absence of a magnetic field, the deposition rate is about 670 nm / min when the interelectrode distance is 60 mm, and the deposition rate is about 680 nm / min when the interelectrode distance is 180 mm. Even when the distance is increased, the film formation rate hardly changes.

この結果により、磁場が存在する場合と存在しない場合とで、電極間距離が180mmのときには差異は殆ど見られないが、電極間距離が60mmのときには磁場が存在する場合は磁場なしの場合に比べての成膜速度が約1.2倍となるので、磁場が存在する場合には電極間距離を減少させることにより成膜速度を向上させることができる。   According to this result, there is almost no difference between the case where the magnetic field is present and the case where the magnetic field is not present when the distance between the electrodes is 180 mm, but the case where the magnetic field is present when the distance between the electrodes is 60 mm as compared with the case without the magnetic field. Therefore, when the magnetic field is present, the deposition rate can be improved by reducing the distance between the electrodes.

図7に示した結果から、磁場とプラズマとの相乗効果によってDLCの膜質を向上させることが可能であり、ラマン分光評価により得られるDLCの特性として、硬度に相当するAd/Agの比率がほぼ変化しないで、(Ad+Ag)及び(Ad+Ag)/Bのそれぞれの値を増加させて耐摩耗性を向上させることができる。そして、(Ad+Ag)から換算される膜厚から、成膜レートを約1.2倍にすることもできることが分かる。   From the results shown in FIG. 7, it is possible to improve the film quality of DLC by the synergistic effect of the magnetic field and the plasma, and as a characteristic of DLC obtained by Raman spectroscopic evaluation, the ratio of Ad / Ag corresponding to hardness is almost Without changing, each value of (Ad + Ag) and (Ad + Ag) / B can be increased to improve wear resistance. From the film thickness converted from (Ad + Ag), it can be seen that the film formation rate can be increased by about 1.2 times.

次に、上記において、原料ガスの種類によってDLC膜の膜質及び成膜レートが変化するか否かを検討した。   Next, in the above, it was examined whether or not the quality of the DLC film and the film formation rate change depending on the type of source gas.

この成膜条件は下記の通りであった。
原料ガス : C24/Ar=110sccm/28sccm
: C36/Ar=110sccm/28sccm
反応圧力(反応管内) : 30Pa
導入電力(放電電圧) : DC1.2kV
磁場発生源 : 上記と同様
The film forming conditions were as follows.
Source gas: C 2 H 4 / Ar = 110 sccm / 28 sccm
: C 3 H 6 / Ar = 110 sccm / 28 sccm
Reaction pressure (in reaction tube): 30 Pa
Introduced power (discharge voltage): DC1.2kV
Magnetic field source: Same as above

図8には、この条件で、磁場を存在させた場合、C24又はC36を用いて成膜されたDLC膜について、Ad/Agと電極間距離との相関性(A)、(Ad+Ag)/Bと電極間距離との相関性(B)、及び、成膜速度と電極間距離との相関性(C)をそれぞれ示す。 FIG. 8 shows the correlation (A) between Ad / Ag and the distance between electrodes for a DLC film formed using C 2 H 4 or C 3 H 6 when a magnetic field is present under these conditions. , (Ad + Ag) / B and the interelectrode distance (B), and the correlation between the deposition rate and the interelectrode distance (C) are shown.

まず、図8(A)に示すように、C24を使用する場合、電極間距離が60mmのときにはAd/Agは約0.53であり、電極間距離が180mmのときにはAd/Agは約0.58であることから、電極間距離を増加させると、DLCの硬度に相当するAd/Agは僅かに増加する。 First, as shown in FIG. 8A, when C 2 H 4 is used, Ad / Ag is about 0.53 when the distance between the electrodes is 60 mm, and Ad / Ag when the distance between the electrodes is 180 mm. Since it is about 0.58, when the distance between electrodes is increased, Ad / Ag corresponding to the hardness of DLC slightly increases.

また、C36を使用する場合、電極間距離が60mmのときにはAd/Agは約0.6であり、電極間距離が180mmのときにはAd/Agは約0.57であることから、電極間距離を増加させると、DLCの硬度に相当するAd/Agは減少する。 When C 3 H 6 is used, Ad / Ag is about 0.6 when the distance between the electrodes is 60 mm, and Ad / Ag is about 0.57 when the distance between the electrodes is 180 mm. When the distance is increased, Ad / Ag corresponding to the hardness of DLC decreases.

この結果により、C24を使用する場合とC36を使用する場合とで、電極間距離が180mmのときには差異は殆ど見られないが、電極間距離が60mmのときにはC24を使用する場合のAd/AgよりもC36を使用する場合のAd/Agが大きくなり、約1.1倍となり、C36を使用する場合には、電極間距離を減少させることによりDLCの硬度を向上させることができる。 According to this result, there is almost no difference between the case where C 2 H 4 is used and the case where C 3 H 6 is used when the distance between the electrodes is 180 mm. However, when the distance between the electrodes is 60 mm, C 2 H 4 Ad / Ag in the case of using C 3 H 6 is larger than Ad / Ag in the case of using C, which is about 1.1 times. When C 3 H 6 is used, the distance between the electrodes is reduced. As a result, the hardness of DLC can be improved.

次に、図8(B)に示すように、C24を使用する場合、電極間距離が60mmのときには(Ad+Ag)/Bは約0.83であり、電極間距離が180mmのときには(Ad+Ag)/Bは約0.5であることから、電極間距離を減少させると、DLCの耐摩耗性に相当する(Ad+Ag)/Bは著しく向上する。 Next, as shown in FIG. 8B, when C 2 H 4 is used, when the distance between the electrodes is 60 mm, (Ad + Ag) / B is about 0.83, and when the distance between the electrodes is 180 mm ( Since (Ad + Ag) / B is about 0.5, (Ad + Ag) / B corresponding to the wear resistance of DLC is remarkably improved when the distance between the electrodes is decreased.

また、C36を使用する場合、電極間距離が60mmのときには(Ad+Ag)/Bは約0.78であり、電極間距離が180mmのときには(Ad+Ag)/Bは約0.35であることから、電極間距離を減少させると、C24の場合よりも値は低いが、DLCの耐摩耗性に相当する(Ad+Ag)/Bは著しく向上する。 When C 3 H 6 is used, (Ad + Ag) / B is about 0.78 when the distance between the electrodes is 60 mm, and (Ad + Ag) / B is about 0.35 when the distance between the electrodes is 180 mm. Therefore, when the distance between the electrodes is reduced, the value is lower than that of C 2 H 4 , but (Ad + Ag) / B corresponding to the wear resistance of DLC is remarkably improved.

この結果により、C24を使用する場合とC36を使用する場合とでは共に、DLCの耐摩耗性が、電極間距離が180mmのときから電極間距離が60mmのときにかけて、電極間距離を減少させるにつれて大きく向上し、DLCの耐摩耗性を著しく向上させることができる。特に、C24を使用する場合にはより向上させることができる。 As a result, in both cases of using C 2 H 4 and using C 3 H 6 , the wear resistance of DLC is reduced when the distance between the electrodes is 180 mm to the distance between the electrodes is 60 mm. As the distance is reduced, the wear resistance of the DLC can be remarkably improved. In particular, when C 2 H 4 is used, it can be further improved.

次に、図8(C)に示すように、C24を使用する場合、電極間距離が60mmのときには成膜速度は約780nm/minであり、電極間距離が180mmのときには成膜速度は約720nm/minであることから、電極間距離を増加させると成膜速度は減少する。 Next, as shown in FIG. 8C, when C 2 H 4 is used, the deposition rate is about 780 nm / min when the distance between the electrodes is 60 mm, and the deposition rate when the distance between the electrodes is 180 mm. Is about 720 nm / min. Therefore, when the distance between the electrodes is increased, the deposition rate is decreased.

また、C36を使用する場合、電極間距離が60mmのときには成膜速度は約1100nm/minであり、電極間距離が180mmのときには成膜速度は約1040nm/minであることから、電極間距離を増加させると成膜速度は減少する。 When C 3 H 6 is used, the deposition rate is about 1100 nm / min when the interelectrode distance is 60 mm, and the deposition rate is about 1040 nm / min when the interelectrode distance is 180 mm. As the distance is increased, the deposition rate decreases.

この結果により、C24を使用する場合とC36を使用する場合とでは、C36を使用する場合の方がAd/Ag及び成膜速度が大きく、C24を使用する場合の方が(Ad+Ag)/Bが大きくなる。 As a result, when C 2 H 4 is used and when C 3 H 6 is used, Ad / Ag and film formation rate are larger when C 3 H 6 is used, and C 2 H 4 is reduced. In the case of use, (Ad + Ag) / B becomes larger.

以上、本発明を実施の形態とその具体例について説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   As mentioned above, although embodiment and the specific example were described for this invention, this invention is not limited to these examples at all, and can be suitably changed in the range which does not deviate from the meaning of invention.

例えば、永久磁石11と鉄製ヨークとの大きさ、形状、配置、材質、磁場強度等は、陽極8とフィルム基材(陰極)4との電極間距離等の条件に応じて変化させることができる。   For example, the size, shape, arrangement, material, magnetic field strength, etc., of the permanent magnet 11 and the iron yoke can be changed according to conditions such as the distance between the anode 8 and the film substrate (cathode) 4. .

また、反応管9のガス導入部18を、反応管9の側面から導入できるように設けてもよい。   Further, the gas introduction part 18 of the reaction tube 9 may be provided so as to be introduced from the side surface of the reaction tube 9.

また、絶縁フィルム等の金属層を有さない基材に対してDLCを成膜する時には、金属製の冷却用メインロール5を陰極として用いることができる。   Moreover, when forming DLC with respect to the base material which does not have metal layers, such as an insulating film, the metal main rolls 5 for cooling can be used as a cathode.

また、保護膜を形成される被成膜体は、フィルム状のみならず板状であってよく、固定式等であってもよい。   In addition, the film formation target on which the protective film is formed may be not only a film shape but also a plate shape, or a fixed type.

また、磁場発生部17の構造として、永久磁石11と、コイル33及びコア34からなる電磁石とを組み合わせることもできる。   Further, as the structure of the magnetic field generation unit 17, the permanent magnet 11 and an electromagnet including the coil 33 and the core 34 can be combined.

また、プラズマCVD装置としては、公知のプラズマ発生方法が適用可能である。例えば、熱陰極から放出された電子が陽極に流入するまでに気体分子と衝突し、これをイオン化或いは励起してプラズマを作る熱電子放電形、冷陰極にイオンが流入する時に引き出された電子が、陽極に向かって直進して流入するまでに気体分子と衝突してプラズマを作る2極放電形、マグネトロン放電形に代表されるような磁場収束形、高周波コイルを設けることで高周波電磁誘導によりプラズマを作る無電極形、マイクロ波を利用するECR形(Electron Cyclotron Resonance)等が挙げられる。   As the plasma CVD apparatus, a known plasma generation method can be applied. For example, the electrons emitted from the hot cathode collide with gas molecules before flowing into the anode and ionize or excite them to create plasma, the electrons extracted when ions flow into the cold cathode Plasma is generated by high-frequency electromagnetic induction by providing a bipolar discharge type that creates a plasma by colliding with gas molecules before going straight toward the anode and flowing in, a magnetic field converging type typified by a magnetron discharge type, and a high-frequency coil. There are electrodeless type that produces the ECR, and ECR type (Electron Cyclotron Resonance) that uses microwaves.

また、上記炭化水素系のガス20には、上記以外にも、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、トルエンなどを使用することができ、これらの原料を用いても、カーボン膜(アモルファス構造を主とするカーボン膜)、DLC膜(ダイアモンド構造を主とするカーボン膜)、ダイヤモンド膜などの炭素を主体とする薄膜を得ることが十分に可能である。   In addition to the above, methane, ethane, ethylene, acetylene, toluene and the like can be used for the hydrocarbon gas 20. Even if these raw materials are used, a carbon film (mainly amorphous structure) can be used. Carbon films), DLC films (carbon films mainly having a diamond structure), diamond films, and the like can be sufficiently obtained.

特に、この保護膜はDLC膜であることが好ましく、CVD法等でカーボン膜を形成したのち、高エネルギーのイオン(例えば、窒素イオン)をカーボン膜に照射することにより、DLC化を促進させることが可能である。   In particular, this protective film is preferably a DLC film, and after forming the carbon film by a CVD method or the like, irradiating the carbon film with high-energy ions (for example, nitrogen ions) to promote DLC formation. Is possible.

また、保護膜としては、カーボン膜以外にも、一般に使用されている他の原料を使用して保護膜を形成することも十分に可能である。例示すれば、CrO2、Al23、BN、Co酸化物、MgO、SiO2、Si34、SiNx、SiC、SiNx−SiO2、ZrO2、TiO2、TiC等が挙げられる。これらは単層膜であってもよいし、多層膜又は複合膜であってもよい。 In addition to the carbon film, the protective film can be sufficiently formed using other commonly used raw materials. Examples include CrO 2 , Al 2 O 3 , BN, Co oxide, MgO, SiO 2 , Si 3 O 4 , SiN x , SiC, SiN x —SiO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , and TiC. . These may be a single layer film, a multilayer film or a composite film.

また、非磁性支持体上には、強磁性金属材料を被着することにより、金属磁性薄膜が磁性層として形成されているが、この金属磁性材料としては、通常の蒸着テープ等に使用されるものであれば、如何なるものであってもよい。   In addition, a metallic magnetic thin film is formed as a magnetic layer by depositing a ferromagnetic metal material on a non-magnetic support, and this metal magnetic material is used for ordinary vapor deposition tapes and the like. Any material can be used.

例示すれば、Fe、Co、Ni等の強磁性金属やFe−Co、Co−Ni、Fe−Co−Ni、Fe−Cu、Co−Cu、Co−Au、Co−Pt、Mn−Bi、Mn−Al、Fe−Cr、Co−Cr、Ni−Cr、Fe−Co−Cr、Co−Ni−Cr、Fe−Co−Ni−Cr、等の強磁性合金が例示される。これらは、単層膜であっても、多層膜であってもよい。   For example, ferromagnetic metals such as Fe, Co, Ni, Fe—Co, Co—Ni, Fe—Co—Ni, Fe—Cu, Co—Cu, Co—Au, Co—Pt, Mn—Bi, Mn Examples include ferromagnetic alloys such as -Al, Fe-Cr, Co-Cr, Ni-Cr, Fe-Co-Cr, Co-Ni-Cr, and Fe-Co-Ni-Cr. These may be a single layer film or a multilayer film.

更には、非磁性支持体と金属磁性薄膜間、あるいは多層膜の場合には、各層間の付着力向上及び保磁力の制御のため、下地層又は中間層を設けてもよい。   Furthermore, in the case of a non-magnetic support and a metal magnetic thin film, or in the case of a multilayer film, an underlayer or an intermediate layer may be provided in order to improve the adhesion between each layer and control the coercive force.

また、金属磁性薄膜の形成手段としては、真空下で強磁性材料を加熱蒸発させ、非磁性支持体上に沈着させる真空蒸着法や、強磁性材料の蒸発を放電中で行うイオンプレーティング法、アルゴンを主成分とする雰囲気中でグロー放電を起こし、生じたアルゴンイオンでターゲット表面の原子を叩き出すスパッタリング法等、いわゆるPVD(Physical Vapor Deposition )技術を使用してもよい。   In addition, as a means for forming a metal magnetic thin film, a vacuum evaporation method in which a ferromagnetic material is heated and evaporated under vacuum and deposited on a nonmagnetic support, an ion plating method in which the ferromagnetic material is evaporated in a discharge, A so-called PVD (Physical Vapor Deposition) technique such as a sputtering method in which glow discharge is generated in an atmosphere containing argon as a main component and atoms on the target surface are knocked out by the generated argon ions may be used.

また、非磁性支持体としても公知の材料を使用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート等のポリエステル類の他、ポリオレフィン類、セルロース誘導体、ポリ塩化ビニル等のビニル系樹脂等が挙げられる。その形態も何ら限定されるものではなく、テープ状、シート状、ドラム状等いかなる形態であってもよい。   Moreover, a well-known material can be used also as a nonmagnetic support body. For example, in addition to polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene-2,6-naphthalate, polyolefin resins, cellulose derivatives, vinyl resins such as polyvinyl chloride, and the like can be given. The form is not limited at all, and any form such as a tape, a sheet, and a drum may be used.

また、上述の金属磁性薄膜型の磁気記録媒体において、バックコート層等が必要に応じて形成されていてもよい。即ち、公知の方法と同様に、カーボン等の非磁性顔料を塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体等の結合剤及び有機溶剤と共に混練することによってバックコート層用塗料を調製し、これを非磁性支持体の磁性層とは反対側の面に塗布することによって形成されるが、このとき使用される結合剤や有機溶剤はいずれも、従来公知のものが使用可能であり、何ら限定されるものではない。   Further, in the metal magnetic thin film type magnetic recording medium described above, a backcoat layer or the like may be formed as necessary. That is, in the same manner as in the known method, a non-magnetic pigment such as carbon is kneaded with a binder such as vinyl chloride-vinyl acetate copolymer and an organic solvent to prepare a coating material for a back coat layer, which is supported by a non-magnetic support. It is formed by applying to the surface opposite to the magnetic layer of the body, but any conventionally known binder or organic solvent can be used at this time, and it is not limited at all. Absent.

また、上記した金属薄膜型の磁気記録媒体だけでなく、微細な磁性粒子と樹脂結合剤とを含む磁性塗料を非磁性支持体上に塗布し、これを磁性層とした、いわゆる塗布型の磁気記録媒体に適用してもよい。   In addition to the above-described metal thin film type magnetic recording medium, a so-called coating type magnetic material in which a magnetic coating containing fine magnetic particles and a resin binder is applied on a nonmagnetic support and used as a magnetic layer. You may apply to a recording medium.

なお、本発明は、磁気記録媒体以外に、光学的装置及び素子、半導体装置等に薄膜、例えば表面保護膜を成膜する場合にも適用可能である。   In addition to the magnetic recording medium, the present invention can also be applied to a case where a thin film such as a surface protective film is formed on an optical device, an element, a semiconductor device, or the like.

本発明の第1の実施の形態によるプラズマCVD装置の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a plasma CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention. 同、磁場発生部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a magnetic field generation part. 同、磁場発生部の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the magnetic field generation unit. 同、磁気記録媒体の断面図である。2 is a cross-sectional view of the magnetic recording medium. 本発明の第2の実施の形態によるプラズマCVD装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the plasma CVD apparatus by the 2nd Embodiment of this invention. DLCの強度スペクトルを表すグラフである。It is a graph showing the intensity spectrum of DLC. 本発明に基づいて成膜するに際し、磁場が存在する場合と存在しない場合とについて、Ad/Ag(DLCの硬度に相当)と電極間距離との相関性を表すグラフ(A)、(Ad+Ag)/B(DLCの耐摩耗性に相当)と電極間距離との相関性を表すグラフ(B)、及び、成膜速度と電極間距離との相関性を表すグラフ(C)である。Graphs (A) and (Ad + Ag) representing the correlation between Ad / Ag (corresponding to the hardness of DLC) and the distance between the electrodes when the film is formed according to the present invention, with and without a magnetic field. FIG. 5 is a graph (B) representing the correlation between / B (corresponding to the wear resistance of DLC) and the interelectrode distance, and a graph (C) representing the correlation between the film formation rate and the interelectrode distance. 同、原料ガス種を変化させた場合について、Ad/Ag(DLCの硬度に相当)と電極間距離との相関性を表すグラフ(A)、(Ad+Ag)/B(DLCの耐摩耗性に相当)と電極間距離との相関性を表すグラフ(B)、及び、成膜速度と電極間距離との相関性を表すグラフ(C)である。Similarly, graphs (A) and (Ad + Ag) / B (corresponding to the wear resistance of DLC) showing the correlation between Ad / Ag (corresponding to the hardness of DLC) and the distance between the electrodes when the source gas type is changed ) And the distance between the electrodes (B), and the graph (C) showing the correlation between the deposition rate and the distance between the electrodes. 従来例によるプラズマCVD装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the plasma CVD apparatus by a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1…巻き取りロール、2…巻き出しロール、
3a、3b、3c、3d、3e、3f…ガイドローラ、
4…フィルム基材(陰極)、5…冷却用メインロール、6…真空槽、
7…隙間部、8…陽極、8a…メッシュ部、9…反応管、10…DC電源、
11…永久磁石(マグネット)、13…ヨーク、14…多孔部、
16…真空ポンプ、17…磁場発生部、18…ガス導入部、19…反応管背面、
20…炭化水素ガス、21…キャリアガス、22…電界、23…磁場、
24A、24B…プラズマCVD装置、25…絶縁層、26…支持枠部、
27…枠部、28…H字部、29…基材、30…金属磁性層、
31…表面保護膜、32…磁気記録媒体、33…コイル、34…コア、
35…ガス導入領域、36…プラズマ発生領域
1 ... take-up roll, 2 ... unwind roll,
3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f ... guide rollers,
4 ... Film substrate (cathode), 5 ... Main roll for cooling, 6 ... Vacuum chamber,
7 ... Gap part, 8 ... Anode, 8a ... Mesh part, 9 ... Reaction tube, 10 ... DC power source,
11 ... Permanent magnet (magnet), 13 ... Yoke, 14 ... Porous part,
16 ... Vacuum pump, 17 ... Magnetic field generation unit, 18 ... Gas introduction unit, 19 ... Rear side of reaction tube,
20 ... hydrocarbon gas, 21 ... carrier gas, 22 ... electric field, 23 ... magnetic field,
24A, 24B ... Plasma CVD apparatus, 25 ... Insulating layer, 26 ... Support frame,
27 ... Frame part, 28 ... H-shaped part, 29 ... Base material, 30 ... Metal magnetic layer,
31 ... Surface protective film, 32 ... Magnetic recording medium, 33 ... Coil, 34 ... Core,
35 ... Gas introduction region, 36 ... Plasma generation region

Claims (13)

成膜されるべき被成膜体の側を陰極とし、この陰極とこれに対向した陽極との間に発生する電界の作用下で原料ガスを分解して、前記被成膜体上に成膜を行うように構成され、前記陽極に関し前記陰極とは反対側に磁場発生源が配置され、この磁場発生源によって前記被成膜体の表面上に前記電界の方向と交差する方向に磁場が作用するように構成され、減圧雰囲気中、プラズマ発生下で前記原料ガスの分解を伴う化学的気相成長法により成膜が行われ、前記プラズマの発生領域の近傍にて、前記プラズマが直接接触しない前記陽極の背面側に前記磁場発生源が配置され、前記被成膜体の表面近傍で、前記電界の方向とは直交する方向に前記磁場が作用する成膜装置であって、
前記磁場発生源が、前記陽極と電気的に接続されて同電位とされた状態で、電気的絶 縁構造を介して容器内に配置されかつこの容器外の真空槽とも電気的に絶縁されている
成膜装置
The side of the deposition target to be deposited is used as a cathode, and the source gas is decomposed under the action of an electric field generated between the cathode and the anode facing the cathode to form a film on the deposition target. A magnetic field generation source is disposed on the opposite side of the anode from the cathode, and the magnetic field acts on the surface of the film formation body in a direction crossing the direction of the electric field by the magnetic field generation source. The film is formed by chemical vapor deposition with decomposition of the source gas under generation of plasma in a reduced-pressure atmosphere, and the plasma is not in direct contact in the vicinity of the plasma generation region. wherein is the arrangement the magnetic field generating source on the back side of the anode, the vicinity of the surface of the deposition target object, the magnetic field acts in a direction perpendicular to the direction of the electric field, a film forming apparatus,
Wherein the magnetic field generating source, wherein the anode and are electrically connected while being at the same potential are disposed in the container via an electrical insulation structure and is electrically insulated with the vacuum chamber outside the container Yes ,
Deposition device .
前記容器の内空間のうち、前記陰極と前記陽極との間がプラズマ発生空間であり、前記磁場発生源の側が原料ガス導入空間であり、この原料ガス導入空間から導入された前記原料ガスが前記陽極のガス通過部を通して前記プラズマ発生空間に導かれる、請求項に記載の成膜装置。 Of the internal space of the container, the space between the cathode and the anode is a plasma generation space, the magnetic field generation source side is a source gas introduction space, and the source gas introduced from the source gas introduction space is The film forming apparatus according to claim 1 , wherein the film forming apparatus is guided to the plasma generation space through a gas passage portion of an anode. 前記原料ガスの通過部が設けられた前記磁場発生源のヨーク部は、磁束密度が飽和し難くてガス透過性の十分な断面形状を有する、請求項に記載の成膜装置。 3. The film forming apparatus according to claim 2 , wherein a yoke part of the magnetic field generation source provided with the source gas passage part has a sufficient cross-sectional shape in which a magnetic flux density hardly saturates and gas permeability is sufficient. 前記陽極及び前記磁場発生源が共にガス透過性の多孔構造体からなる、請求項に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 3 , wherein both the anode and the magnetic field generation source are made of a gas permeable porous structure. 前記磁場発生源が永久磁石又は電磁石からなる、請求項1に記載の成膜装置。   The film forming apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field generation source includes a permanent magnet or an electromagnet. 前記被成膜体が磁気記録媒体用の金属磁性層付きの非磁性支持体であり、前記金属磁性層上に非晶質炭素からなる保護膜が成膜される、請求項1に記載の成膜装置。   2. The composition according to claim 1, wherein the film formation target is a nonmagnetic support with a metal magnetic layer for a magnetic recording medium, and a protective film made of amorphous carbon is formed on the metal magnetic layer. Membrane device. 炭化水素系のガスの分解によって、前記保護膜が成膜される、請求項に記載の成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 6 , wherein the protective film is formed by decomposition of a hydrocarbon-based gas. 成膜されるべき被成膜体の側を陰極とし、この陰極とこれに対向した陽極との間に発生する電界の作用下で原料ガスを分解して、前記被成膜体上に成膜を行い、前記陽極に関し前記陰極とは反対側に磁場発生源を配置し、この磁場発生源によって前記被成膜体の表面上に前記電界の方向と交差する方向に磁場を作用させ、減圧雰囲気中、プラズマ発生下で前記原料ガスの分解を伴う化学的気相成長法により成膜を行い、前記プラズマの発生領域の近傍にて、前記プラズマが直接接触しない前記陽極の背面側に前記磁場発生源を配置し、前記被成膜体の表面近傍で、前記電界の方向とは直交する方向に前記磁場を作用させ成膜方法であって、
前記磁場発生源を、前記陽極と電気的に接続して同電位とした状態で、電気的絶縁構 造を介して容器内に配置しかつこの容器外の真空槽とも電気的に絶縁する、
成膜方法
The side of the deposition target to be deposited is used as a cathode, and the source gas is decomposed under the action of an electric field generated between the cathode and the anode facing the cathode to form a film on the deposition target. A magnetic field generation source is disposed on the opposite side of the anode from the cathode, and a magnetic field is applied to the surface of the film-forming body by the magnetic field generation source in a direction crossing the direction of the electric field, thereby reducing the reduced pressure atmosphere. The film is formed by chemical vapor deposition with decomposition of the source gas under plasma generation, and the magnetic field is generated on the back side of the anode where the plasma does not directly contact in the vicinity of the plasma generation region. source disposed, the vicinity of the surface of the deposition material, Ru allowed to act the magnetic field in a direction perpendicular to the direction of the electric field, a film forming method,
Wherein the magnetic source, while said anode and electrically connected to the same potential, placed in an electrically insulating structure through the vessel and electrically insulated with the vacuum chamber outside the container,
Film forming method .
前記容器の内空間のうち、前記陰極と前記陽極との間でプラズマを発生させ、前記磁場発生源の側に原料ガスを導入し、この導入された原料ガスを前記陽極のガス通過部から前記陰極と前記陽極との間に導く、請求項に記載の成膜方法。 Plasma is generated between the cathode and the anode in the inner space of the container, a source gas is introduced to the magnetic field generation source side, and the introduced source gas is introduced from the gas passage portion of the anode. The film forming method according to claim 8 , wherein the film forming method is led between a cathode and the anode. 前記陽極及び前記磁場発生源を共にガス透過性の多孔構造体によって形成する、請求項に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 9 , wherein both the anode and the magnetic field generation source are formed of a gas permeable porous structure. 前記磁場発生源として永久磁石又は電磁石を用いる、請求項に記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 8 , wherein a permanent magnet or an electromagnet is used as the magnetic field generation source. 前記被成膜体が磁気記録媒体用の金属磁性層付きの非磁性支持体であり、前記金属磁性層上に非晶質炭素からなる保護膜を成膜する、請求項に記載の成膜方法The film formation according to claim 8 , wherein the film formation target is a nonmagnetic support with a metal magnetic layer for a magnetic recording medium, and a protective film made of amorphous carbon is formed on the metal magnetic layer. Way . 炭化水素系のガスの分解によって、前記保護膜を成膜する、請求項12に記載の成膜方法The film forming method according to claim 12 , wherein the protective film is formed by decomposition of a hydrocarbon-based gas.
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